Effect of Dietary Organic Acid Mixture on Growth Performance, Organ Weight, Blood Immunological Parameter and Intestinal Villi Morphology in Broilers

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유기산 복합물 급여가 육계 생산성, 장기무게, 혈액내 면역적 성상 및 장내 융모 형태에 미치는 영향

장해동․유종상․김효진․신승오․황염․주천상․진영걸․조진호․김인호^†

단국대학교 동물자원학과

Effect of Dietary Organic Acid Mixture on Growth Performance, Organ Weight, Blood Immunological Parameter and Intestinal Villi Morphology in Broilers

H. D. Jang, J. S. Yoo, H. J. Kim, S. O. Shin, Y. Hwang, T. X. Zhou, Y. J. Chen, J. H. Cho and I. H. Kim^† Department of Animal Resource ＆ Science, Dankook University

ABSTRACT The study was conducted to evaluate the effects of dietary organic acid mixture(lactic acid 12%, formic acid 9%, citric acid 5%, butyric acid 5% and phosphoric acid 6%) on growth performance, organ weight, blood immunological parameter and intestinal villi morphology in broilers. Dietary treatments included 1) CON (basal diet), 2) OA1 (basal diet + 0.1% organic acid mixture) and 3) OA2 (basal diet + 0.2% organic acid mixture). Four hundred eighty hatched Arbor Acre broiler chickens were housed in 24 pens of 20 birds each. Eight replicate pens were allotted into each treatment by completely randomized design. Daily weight gain, feed intake and feed/gain were not significantly different among the treatments. In organ weight, that of gizzard was significantly heavier in OA2 than CON (Linear effec t = 0.034). However, those of spleen and intestine were not significantly different among the treatments. Blood immunological parameters such as RBC, WBC and lymphocyte were not significantly difference. In intestinal villi morphology, villi length was increased in OA1 compared to CON (Quadratic effect = 0.050). In conclusion, 0.2% organic acid mixture was effective to improve gizzard weight of broilers.

(Key words : complex organic acid, growth performance, blood immunological parameters, intestinal villi, broiler)

† To whom correspondence should be addressed : [email protected]

서 론

가축에서 항생제는 영양소 이용율 개선, 질병 예방 및 치 료, 성장 촉진을 목적으로 사용되어왔다. 그러나 병원균들의 항생제 내성이 발생되고 있는 실정에서, 축산물 내 내성 문 제와 항생제 잔류 문제가 나타내고 있다. 따라서, 사료 내 항 생제 급여에 대한 규제가 강화되면서 항생제 대체 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

항생제 대체 물질 중에 하나인 유기산은 산성을 띠는 유기 화합물을 나타내는 것으로서, lactic acid(젖산), citric acid(구 연산), propionic acid(프로피오닉산), formic acid(개미산)과 fumaric acid(푸마르산)등이 있다. 유기산은 장내 pH를 낮추어 장내 미생물총의 변화를 주는 것으로 알려져 있다(Radecki et al., 1988). 유기산의 생화학적 특성에 따라 병원균의 세포막

내로 투과되어 세포 내부의 pH를 낮춰 대사 에너지 고갈, 세 포막 대사 저하, 세포액의 유출과 영양소 이용 차단 등의 작 용으로 병원균을 사멸시킨다고 하였다(Kirchgesser and Roth, 1982). 또한, 단백질 소화율 증가와 칼슘, 인, 마그네슘과 아 연의 대사 작용을 증가시킨다고 하였으며(Kirchgesser and Roth, 1988), 위 내 pH의 저하는 pepsinogen을 pepsin으로 전환을 촉 진하고 단백질, amino acid 및 mineral 흡수율을 개선시킨다 고 하였다(Omogbenidum et al., 2003; 윤병선 등, 2005). Son et al.(2002)의 연구 결과에서는 육계에 유기산 첨가 시 영양 소 이용율이 증진된 것은 사료의 소화 기관 통과 속도를 감 소시키는 효과로 인해 소화 효소에 의한 소화 시간이 증가 하기 때문이라고 보고하였다. Izat et al.(1990a)의 육계에 propionic acid 급여 시 소장 내 E. coli와 대장균총을 감소시킨다 고 하였으며, 냉동 계육에서 Salmonella 수를 감소시킨다고 하

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였는데, Oliveira(1996)도 육계에 복합 유기산을 급여 시 Sal- monella 오염을 감소시킨다고 하였다.

따라서, 본 시험은 육계에 유기산 복합제의 급여가 생산 성, 장기 무게, 혈액 내 면역적 성상 및 장내 융모 형태에 미 치는 영향을 구명하고자 수행하였다.

재료 및 방법

1. 시험 동물 및 시험 설계

본 시험은 2일령 Arbor Acre broiler(♂) 480수를 공시하였 고, 시험 개시 체중은 40.00 ± 0.39 g으로 사양 시험은 5주간 실시하였다. 시험 설계는 1) CON(basal diet), 2) OA1(basal diet + 0.1% organic acid mixture) 및 3) OA2(basal diet + 0.2%

organic acid mixture) 3개 처리를 하여 처리 당 8반복, 반복 당 20수씩 완전 임의 배치하였다.

2. 시험 사료와 사양 관리

공시축은 평사로 가로, 세로 1.2 m × 1.2 m 크기의 24개 평사 케이지에 20수씩 사육하였으며, 24시간 점등하였다. 실 험 개시 시 온도는 33 ± 1 ℃로 하였으며, 매주 2 ℃씩 낮추어 시험 종료 시 24 ℃를 유지하였다. 기초 사료는 옥수수-대두 박 위주의 pellet 형태로서 전기 2주에는 CP 22%, ME 3,100 kcal/kg, lysine 1.10%의 전기사료와 후기 3주는 CP 19%, ME 3,050 kcal/kg 및 lysine 1%의 사료를 급여하였으며(Table 1), 사료와 물은 자유 섭취토록 하였다. 본 시험에 사용된 유기 산제는 lactic acid 12%, formic acid 9%, citric acid 5%, butyric acid 5%와 phosphoric acid 6%의 성분을 함유한 유기산 복합 제를 사용하였다.

3. 조사 항목 및 방법

1) 생산성

증체량은 개시 시와 종료시에 처리구별로 체중을 측정하 였다. 사료 섭취량은 체중 측정시 사료 급여량에서 잔량을 제하여 구하였고 사료 요구율은 사료 섭취량을 증체량으로 나누어 산출하였다.

2) 장기 무게 측정

시험 종료시 처리구당 10수씩(암수 각 5수씩) 경골탈퇴 방법으로 도살한 다음, 비장, 근위 및 소장 무게를 측정하여 생체중에 대한 비율로 계산하였다.

3) 혈액내 WBC, RBC 및 Lymphocyte 함량

시험 종료시 처리당 6수씩 임의로 선발하여 익하정맥에서 K3EDTA Vacuum tube(Becton Dickinson Vacutainer Systems, Franklin Lakes, NJ)를 이용하여 혈액 2 mL를 채취 후 자동 혈 액 분석기(ADVID 120, Bayer, USA)를 이용하여 white blood cell, red blood cell 및 lymphocyte를 조사하였다.

4) 소장 융모 측정

소장 융모의 길이를 측정하기 위하여 3주째에 처리당 5수 씩 임의로 선발하여 소장을 적출하여 회장 부위를 1 cm 길이 로 절단하여 형태학적 관찰을 수행하였다. 소장 융모의 형태 학적 관찰을 위하여 절개한 소장은 2.5% glutaraldehyde 용액 에 2시간 전공정한 후, 0.2M phosphate buffer(pH 7.4)로 세척 하여 2N NaOH 용액에 침적하였다. 3～7일 후 2% osmium te- troxide로 2시간 후 고정하여 에탄올에 탈수하였다. 이를 tert- butyl alcohol로 치환한 후 동결 건조하였으며, Au-Pb으로 코 팅하여 광학현미경으로 길이를 측정하였다.

4. 통계 처리

모든 자료는 SAS(1996)의 General Linear Model procedure 를 이용하여 분석하였고, 대조구와 복합 유기산의 첨가 수준 을 비교하기 위해 Polynominal regression(Peterson, 1985)방법 으로 linear와 quadratic 효과를 나타내었다

결과 및 고찰

1. 생산성

육계에 있어 유기산 복합제 급여가 체중, 증체량, 사료 섭 취량 및 사료 요구율에 미치는 영향을 Table 2에 나타내었 다. 전체 시험 기간 동안 체중, 처리구간 증체량, 사료 섭취량 및 사료 요구율에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 박재 홍 등(2002)의 연구에서 산란계에 유기산을 급여한 처리구 가 대조구에 비해 사료 섭취량 및 사료 요구량의 차이가 없 었다고 하였으며, Izat et al.(1990b)의 연구에서는 1.0%의 formic acid와 1.45%의 calcium formate를 육계에 급여했을 때 생산성에 영향을 미치지 않았다고 하였다. 우경천 등(2006) 의 연구에서도 육계에 유기산 급여 시 유기산 처리구가 대조 구에 비해 사료 요구율이나 생산 지수에 있어 유의적 차이 가 없다고 하였다. 본 시험에서도 유기산 복합제 급여시 처 리구간 차이를 나타내지 않아 이전 연구와 같은 결과를 나 타내었다. 따라서, 유기산 복합제는 육계에 급여시 생산성에

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Table 1. Feed formula and chemical composition of experiment (as-fed basis)

Ingredient (%)

Starter Finisher

CON OA1 OA2 CON OA1 OA2

Corn 55.67 55.57 55.47 63.21 63.11 63.01

Soybean meal (CP 48%) 28.25 28.25 28.25 24.66 24.66 24.66

Corn gluten meal (CP 60%) 6.50 6.50 6.50 3.50 3.50 3.50

Soybean oil 5.50 5.50 5.50 4.89 4.89 4.89

Tricalcium phosphate 2.46 2.46 2.46 2.29 2.29 2.29

Organic acid mixture - 0.10 0.20 - 0.10 0.20

Limestone 0.89 0.89 0.89 0.70 0.70 0.70

Salt 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20

Vitamin premix¹⁾ 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20

Trace mineral premix²⁾ 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20

DL-methionine 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07

L-lysine-HCl 0.06 0.06 0.06 0.08 0.08 0.08

Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

Chemical composition

ME (kcal/kg) 3,100 3,100 3,100 3,050 3,050 3,050

Crude protein (%) 22.00 22.00 22.00 19.00 19.00 19.00

Lycine (%) 1.10 1.10 1.10 1.00 1.00 1.00

Calcium (%) 1.00 1.00 1.00 0.90 0.90 0.90

Phosphorus 0.80 0.80 0.80 0.75 0.75 0.75

1) Provided per kilogram of diet: 15,000 IU of vitamin A, 3,750 IU of vitamin D3, 37.5 mg of vitamin E, 2.55 mg of vitamin K3, 3 mg of vitamin B1, 7.5 mg of vitamin B2, 4.5 mg of vitamin B6, 24 mg of vitamin B12, 51 mg of niacin, 1.5 mg of folic acid, 126 mg of biotin and 13.5 mg of pantothenic acid.

2) Provided per kilogram of diet: 37.5 mg of Zn, 37.5 mg of Mn, 37.5 mg of Fe, 3.75mg of Cu, 0.83 mg of I, 0.23 mg of Se and 62.5 mg of S.

는 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다.

2. 장기 무게

육계에 있어 유기산 복합제 급여가 장기 무게에 미치는 영 향을 Table 3에 나타내었다. 육계의 근위 무게는 OA2 처리 구가 CON 처리구와 비교하여 유의적으로 높게 나타내었다 (Linear effect=0.034). 비장과 소장 무게에서는 처리구간 유 의적인 차이를 보이지 않았다. Henriuqe et al.(1998)의 연구 에서는 육계에 항생제, 생균제 및 유기산제 급여 시 회장과 십이지장의 무게에 처리구간 차이를 나타내지 않았다고 하 였고, Gunal et al.(2006)의 연구 결과에서도 육계에 항생제,

생균제 및 유기산제 급여 시 소장 무게에 처리구간 차이를 나타내지 않았다고 하여 본 시험 결과와 유사하였다. 가금류 에 있어 소화력에 가장 중요한 역할을 하는 근위는 유기산 복합제를 급여한 처리구가 CON구에 비해 유의적으로 증가 한 것으로 보아 유기산 복합제가 영양소 소화율을 증진시키 는 것으로 사료된다. 하지만, 성장률에 있어 처리구간 차이 를 나타내지 않아 추후 추가적인 연구가 필요한 것으로 사 료된다.

Parttanen and Mroz(1991)은 돼지에 유기산을 급여 시 장내 점막에 작용하여 면역 기능이 향상된다고 하였다. 하지만, 본 시험에서는 면역 세포 활성에 영향을 미치는 비장 무게에

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Table 2. Effects of dietary complex organic acid on growth performance in broilers

Items CON¹ OA1¹¹¹ OA2¹ SE²

Contrast³

1 2

Initial weight (g) 40.10 40.01 40.03 0.15 0.733 0.767

Final weight (g) 1242.8 1143.9 1281.6 87.81 0.757 0.284

Body weight gain (g) 1467.44 1513.83 1469.24 31.72 0.969 0.261

Feed intake (g) 2438.69 2441.75 2456.48 51.00 0.809 0.927

Feed conversion 1.67 1.62 1.67 0.04 0.912 0.287

1 Abbreviated CON; basal diet, OA1; basal diet + 0.1% complex organic acid, OA2 basal diet + 0.2% complex organic acid.

2 Pooled standard error.

3 Contrast (1 = Linear effect, 2 = Quadratic effect).

Table 3. Effects of dietary complex organic acid on organ weight in broilers

Items

(g/100g BW) CON¹ OA1¹ OA2¹ SE²

Contrast³

1 2

Spleen 0.16 0.12 0.15 0.02 0.992 0.194 Gizzard 1.40^b 1.44^ab 1.66^a 0.07 0.034 0.339 Intestine 2.79 2.87 2.94 0.22 0.642 0.993

a,b Means in the same row with difference superscripts differ (P<

0.05).

있어 처리구간 차이가 없어 면역 성상에 영향을 미치지 않 는 것으로 사료된다.

3. 혈액내 WBC, RBC 및 Lymphocyte 함량

육계에 있어 유기산 복합제 급여가 WBC, RBC 및 lymphocyte 함량에 미치는 영향은 Table 4에 나타내었다. WBC, RBC 및 lymphocyte 함량 모두 처리구간에 유의적인 차이를 보이 지 않았다. 동물에 있어 유기산은 세포벽을 쉽게 통과하여 세포내로 진입후 2차적인 미생물 성장을 억제하여 유해균 성장을 방지하는 면역적 특성을 증진시키는 것으로 알려져 있으나, 우경천 등(2006) 연구에서는 유기산 처리구가 대조 구에 비해 백혈구와 적혈구 수치에 차이가 없다고 하여 본 시험과 같은 결과를 나타내었다. 따라서, 육계에 유기산 복 합제 급여시 혈액 내 면역적 성상에는 영향을 미치지 않는

Table 4. Effects of dietary complex organic acid on blood imnu- nological parameter in boilers

Items CON¹ OA1¹ OA2¹ SE²

Contrast³

1 2

WBC (× 10⁵/mm³) 0.96 0.81 0.73 0.08 0.070 0.726 RBC (× 10⁶/mm³) 2.40 2.35 2.32 0.04 0.179 0.884 Lymphocyte (%) 29.50 23.13 27.25 2.11 0.464 0.062

것으로 사료된다.

4. 소장 융모 길이

육계에 있어 유기산 복합제 급여가 융모 길이에 미치는 영 향을 Table 5에 나타내었다. 융모 길이는 OA1 처리구가 CON 처리구와 비교하여 유의적으로 높게 나타났다(Quadratic effect

= 0.050). Maiorka et al.(2004)의 연구에서 육계에 복합 유기 산 급여시 융모 길이와 음와 깊이가 영향을 미치지 않는다 고 하였으며, Sun(2005)의 연구에서도 항생제와 유기산 급여 시 융모 길이에 영향을 미치지 않는다고 하였다. Gunal et al.

(2006)은 유기산제 급여시 대조구와 비교하여 장내 융모 길 이에는 차이를 보이지 않았다고 보고하였다. 하지만, 본 시험 에서는 0.1% 유기산 복합제 급여시 장내 융모의 길이가 유의 적으로 증가하였지만, 0.2% 유기산 복합제 급여시 장내 융 모가 감소하여 0.1%의 유기산 복합제 급여시 장내 융모에 유의적인 영향을 미치는 것으로 나타내었다.

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Table 5. Effect of dietary complex organic acid on intestinal villi morphology in broilers

Item CON¹ OA1¹ OA2¹ SE² Contrast³

1 2

Villi length

(μm) 571.26^b 755.69^a 699.48^ab 48.63 0.071 0.050

a,b Means in the same row with difference superscripts differ (P<

0.05).

적 요

본 연구는 유기산 복합제(lactic acid 12%, formic acid 9%, citric acid 5%, butyric acid 5% and phosphoric acid 6%) 급여 가 육계의 생산성, 장기무게, 장내 융모 형태 및 혈액내 면역 적 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 시험을 실시하였다.

사양 시험은 2일령 Arbor Acre Broiler(♂) 480수를 공시하였 으며, 5주간 사양 시험을 실시하였다. 시험 설계는 1) CON (기초 사료), 2) OA1(기초 사료 + 유기산 복합제 0.1%) 및 3) OA2(기초 사료 + 유기산 복합제 0.2%)로 3개 처리를 하여 처 리당 8반복, 반복당 20수씩 완전 임의 배치하였다. 전체 시험 기간동안 생산성은 처리구간 유의적인 차이가 없었다. 장기 무게에서는 근위 무게가 CON 처리구와 비교하여 OA2 처리 구가 유의적으로 높게 나타내었다(Linear effect = 0.034). 하 지만, 비장과 소장 무게에서는 처리구간 차이를 나타내지 않 았다. 혈액내 면역적 성상에서는 처리구간 차이를 나타내지 않았다. 장의 융모에서는 CON 처리구와 비교하여 OA1 처 리구가 유의적으로 높게 나타났다(Quadratic effect = 0.050).

결론적으로, 본 시험의 결과 육계에 0.2% 유기산 복합제를 급여시 근위의 중량을 증가시키고, 0.1% 급여 시는 소장 융 모의 길이를 증가시키는 효과가 있었다.

(색인어 : 유기산 복합제, 생산성, 혈액 면역, 소장 융모, 육계)

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(접수일자: 2008. 03. 06, 채택일자: 2008. 03. 24)